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1.PLC定义
PLC（即Programmable Logic Controller的简称），又称可编程逻辑控制器，是以微处理器、嵌入式芯片为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展而来的一种新型工业控制装置，是工业控制的主要手段和重要的基础设备之一。
国际电工委员会（IEC）于1982年11月和1985年1月颁布了PLC标准的第一稿和第二稿，对PLC作了如下的定义：“PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的命令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械和生产过程。PLC及其有关设备，都应以易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充功能的原则而设计。”
在西门子工厂自动化系统中，最核心的就是PLC，它通过在现场层、控制层和管理层分别部署PLC的硬件产品和对应软件，实现了管理、控制一体化。西门子目前主流的PLC产品为S7系列PLC，包括S7-200SMART、S7-1200 PLC、S7-300 PLC、S7-400 PLC、S7-1500 PLC等，具有外观轻巧、速度敏捷、标准化程度高等特点，同时借助优秀的网络通信能力和标准，可以构成复杂多变的控制系统。
本书主要介绍了S7-1200/1500系列PLC，共用博途软件平台。从图1-1可以知道，与S7-1200 PLC相比，S7-1500 PLC的应用更具复杂性且系统性能更高，从这个角度上看，S7-1500 PLC是高级控制器，S7-1200 PLC则是基本控制器。
图1-1 S7-1200/1500 PLC的对比
2.西门子S7-1200 PLC
如图1-2所示，西门子S7-1200 PLC模块包括CPU、电源、输入信号处理回路、输出信号处理回路、存储区、RJ45端口和扩展模块接口。
图1-2 S7-1200 PLC模块
根据PLC的定义，S7-1200 PLC的本质为一台计算机，负责系统程序的调度、管理、运行和自诊断，承担将用户程序做出编译解释处理以及调度用户目标程序运行的任务。与之前西门子S7-200系列PLC模块最大的区别在于它标准配置了以太网接口RJ45，并可以采用一根标准网线与安装有博途软件的PC进行编程组态和工程应用。
图1-3所示为S7-1200 PLC系统，它包括CPU模块、SM（信号模块）、CM（通信模块）、电源模块和其他附件。
图1-3 S7-1200 PLC系统
1.CPU模块
目前，西门子公司提供CPU1211 C、CPU1212 C、CPU1214 C、CPU1215 C、CPU1217 C等多种类型的CPU模块。表1-1所示为CPU模块的技术指标，包括型号、物理尺寸、用户存储器、本地集成I/O、信号模块扩展、高速计数器、脉冲输出、PROFINET接口等。如CPU1214 C有75 KB工作存储器、4 MB装载存储器、10 KB保持型存储器、8192个字节位存储器，并可以扩展8个模块，配置3个左侧信号模块扩展，具有4路100kHz脉冲输出和1个PROFINET接口等。
表1-1 CPU模块的技术指标
图1-4所示是CPU模块的型号说明。
图1-4 CPU模块的型号说明
2.扩展模块概述
S7-1200 PLC的扩展模块设计方便并易于安装，无论安装在面板上还是标准DIN导轨上，其紧凑型设计都有利于有效利用空间。使用模块上的DIN导轨卡夹将设备固定到导轨上（见图1-5a），这些卡夹还能掰到一个伸出位置，以提供将设备直接安装到面板上的螺钉安装位置。
图1-5 扩展模块的安装位置
S7-1200 PLC有3种类型的模块：
1）信号板（SB）。仅为CPU提供几个附加的I/O点，SB安装在CPU的前端（见图1-5b）。
2）信号模块（SM）。提供附加的数字或模拟I/O点，这些模块连接在CPU右侧。
3）通信模块（CM）。为CPU提供附加的通信端口（RS232或RS485），这些模块连接在CPU左侧。
表1-2 为常见S7-1200 PLC的扩展模块类型。
表1-2 扩展模块的类型
规划安装时，还需要注意以下指导原则：
1）将设备与热辐射、高压和电噪声隔离开；
2）留出足够的空隙，以便冷却和接线；
3）必须在设备的上方和下方留出25mm的发热区，以便空气自由流通。
3.信号模块（SM）
信号模块用于扩展PLC的输入和输出点数，可以使CPU增加附加功能，信号模块连接在CPU模块右侧（见图1-6）。
4.信号板（SB）
信号板（Signal Board）为S7-1200 PLC所特有的，通过信号板（SB）给CPU模块增加I/O。每一个CPU模块都可以添加一个具有数字量或模拟量I/O的SB，SB连接在CPU的前端，如图1-7所示信号板。
图1-6 信号模块
①信号模块的I/O的状态LED ② 总线连接器③ 可拆卸用户接线连接器
图1-7 信号板
① SB上的状态LED② 可拆卸用户接线连接器
5.通信模块（CM）
通信模块安装在CPU模块的左侧，用于RS232、RS485、MODBUS通信。图1-8所示为CM连接示意。
6.内存模块
内存模块主要存储用户程序，有的还为系统提供辅助的工作内存，在结构上内存模块都是附加于CPU模块之中，其功能如下：
1）作为CPU的装载存储区，用户项目文件可以仅存储在卡中，CPU中没有项目文件，离开存储卡无法运行。
2）在有编程器的情况下，作为向多个S7-1200 PLC传送项目文件的介质。
3）忘记密码时，清除CPU内部的项目文件和密码。
4）24M卡可以用于更新S7-1200 CPU的固件版本。
要插入存储卡，需打开CPU顶盖（见图1-9），然后将存储卡插入到插槽中。推弹式连接器可以轻松地插入和取出。存储卡要求正确安装。
图1-8 CM连接示意
图1-9 存储卡安装
7.相关模块的订货号
西门子产品采购时采用非型号参数订购（即专有订货号订购），产品订货号都是唯一的，该订货号可通过选型样本或选型软件查询获得。图1-10所示为目前S7系列PLC产品的订货号描述。
图1-10 S7系列PLC订货号描述